发菜总RNA提取方法的比较与优化

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  摘要:发菜是一种具有丰富胶质鞘、色素、多糖的陆生蓝藻。采用Omega RNA提取试剂盒、Trizol RNA提取法、天根试剂盒及优化后的Omega RNA提取试剂盒、Trizol法、天根试剂盒法从发菜藻体中提取RNA,并用核酸浓度测定仪和琼脂糖凝胶电泳检测提取的总RNA质量。结果表明,优化前后的Trizol法均无法提取到发菜总RNA;利用Omega试剂盒获得发菜总RNA已降解;利用天根试剂盒可获得发菜总RNA,进一步改进和优化天根试剂盒的提取程序,获得的发菜总RNA 23S、16S条带清晰,D260 nm/D280 nm、D260 nm/D230 nm分别为2.06、2.08。研究结果为深入开展发菜转录组研究奠定了基础。
  关键词:发菜;总RNA;提取;方法优化
  中图分类号:Q781文献标志码:A文章编号:1002-1302(2015)09-0058-03
  收稿日期:2014-08-22
  基金项目:国家自然科学基金(编号:31360054)。
  简介作者:杨佳(1988—),女,山东菏泽人,硕士研究生,主要从事资源植物学方面的研究。E-mail:yangjia713@126.com。
  通信作者:梁文裕,博士,教授,主要从事植物资源及植物分子生物学的研究。E-mail:liangwy2009@163.com。生物体性状和对外界环境的响应归根到底是由基因调控的,基因调控主要涉及到核酸、蛋白质等生物分子,高质量RNA是进行基因表达分析的基础。细胞内RNA分子多样性和易被降解的特性决定了RNA提取过程的复杂性[1],RNA酶高稳定性是造成RNA分离困难的主要原因。RNA提取过程中出现的RNA酶有2种来源:外源性RNA酶和内源性RNA酶。外源RNA来自RNA制备过程中用到的玻璃和塑料制品、研究人员本身以及分离过程中用到的试剂或溶液,但这些外源性RNA酶可以通过RNA酶抑制剂处理或使用RNA研究的专用试剂等措施来解决[2-4]。而内源性RNA酶存在于材料本身,如材料的不新鲜会降低RNA的产量,破碎细胞内含物常与RNA形成难溶的物质(多糖类等)导致RNA分离困难[5-6],因此,诸多因素会直接影响RNA的提取效果,增加RNA的提取难度。
  发菜(Nostoc flagelliforme)是一种陆生固氮蓝藻,生长在干旱-半干旱荒漠草原地区,具有独特的抗干旱、高温、高光照度、紫外线等非生物胁迫的特性[7]。RNA提取是探索发菜抗逆差异基因表达或转录组研究的重要基础,但由于发菜藻体被较厚的胶质鞘包被,对发菜藻体和细胞的破碎存在一定难度,同时发菜藻体富含的多糖、色素、蛋白质等会以不同方式干扰RNA的提取,从而加大了发菜藻体RNA提取的难度。目前,国内尚无发菜高质量RNA提取的相关报道,找到适合提取发菜总RNA的方法具有重要意义。本研究对3种发菜藻体RNA的提取方法进行比较和优化,筛选出最适合发菜RNA的提取方法,为从抗逆差异基因表达或转录组角度研究发菜耐干旱、抗紫外辐射等机理奠定重要基础。
  1材料与方法
  1.1材料
  野生新鲜发菜采自宁夏贺兰山发菜自然生长地。
  1.2发菜藻体总RNA的提取及优化
  1.2.1Omega试剂盒法提取发菜藻体总RNA将研磨充分的发菜藻体粉末转入Buffer RCL中(含β-巯基乙醇),迅速涡旋振荡,使材料充分裂解,按Omega公司E.Z.N.A.TM Plant RNA Kit试剂盒说明书中的E.Z.N.A.TM Plant RNA Protocol Ⅱ进行试验。
  1.2.2Trizol法提取发菜藻体总RNA按照TRIzol Reagent说明书进行发菜藻体RNA的提取。
  1.2.3天根试剂盒法提取发菜RNA将充分研磨至粉末的发菜藻体迅速转移至裂解液SL(含β-巯基乙醇)中,立即涡旋剧烈振荡混匀,按天根公司RNAprep Pure Plant Kit试剂盒步骤提取发菜藻体总RNA。
  1.3发菜藻体总RNA提取方法的优化
  1.3.1Omega试剂盒方法的优化参照Omega试剂盒法稍作修改。使用700 μL Buffer RCL进行材料的裂解。试验步骤中增加DNase I,即当RNA全部吸附到HiBindTM RNA Mini柱子上后,加300 μL RWC Wash Buffer到柱子上,10 000 g离心1 min,把配好的DNase Ⅰ mix准确地加入柱子中心,室温静置15 min;将HiBindTM RNA Mini柱子放入1个新的收集管中,加400 μL RWC Wash Buffer,静置5 min,10 000 g离心 1 min;最后加入在70 ℃水中孵育的DEPC水进行RNA的提取。
  1.3.2改良Trizol法提取发菜RNA对TRIzol Reagent RNA的提取方法稍作修改。向研磨好的发菜细胞中加入1 mL Trizol 后,用涡旋混合器充分混匀,并在冰上放置15 min;55~60 ℃水孵育10~15 min后,4 ℃放置1 h再转移至-80 ℃冰箱备用。
  1.3.3天根试剂盒方法的优化参照天根试剂盒法稍作修改。将研磨好的材料加入裂解液SL充分涡旋振荡混匀后,12 000 g 离心3 min;2次加入去蛋白液RW1后,放置1 min再进行离心1 min;用漂洗液RW漂洗3次再空转离心2 min;加入RNase-Free水后于室温放置5 min后离心收集RNA。
  1.4RNA质量和完整性检测
  1.4.1琼脂糖凝胶电泳检测分别取RNA样品进行1.0%的琼脂糖凝胶,电泳条件为0.5×TAE缓冲液、160 V恒压、15 min,紫外灯下观察RNA条带并照相记录结果。   1.4.2RNA产量和纯度检测RNA产量和纯度通过核酸浓度测定仪进行检测。通常D260 nm/D280 nm比值在1.8~2.2之间,D260 nm/D230 nm比值在2.0左右,说明RNA纯度较高,D260 nm/D280 nm比值为2.0时质量最高[8]。用RNase free ddH2O作为空白对照,取1 μL RNA样品,用核酸浓度测定仪检测D260 nm/D280 nm、D260 nm/D230 nm以及RNA的浓度(ng/μL)值。
  2结果与分析
  2.13种方法提取发菜总RNA质量比较
  Omega试剂盒法提取的发菜总RNA样品电泳显示无典型的RNA条带(图1);Trizol法所提RNA无23S、16S条带,只有1条条带,表明RNA完全降解(图2);天根试剂盒法提取的发菜总RNA电泳结果表明,23S、16S条带明显,但条带拖尾现象严重(图3)。
  用核酸浓度测定仪分别检测3种方法所提发菜藻体RNA的产量和纯度,检测结果表明,Omega试剂盒所测值均超出了正常值的范围;Trizol法所提RNA相关数据远远低于正常值范围,RNA浓度值较高,说明所提RNA不纯,蛋白质、多糖等杂质污染严重;天根试剂盒法所得数值均正常,且D260 nm/D280 nm、D260 nm/D230 nm比值接近2.0,说明RNA纯度较高,可进行优化后用于后续的分子试验(表1)。
  2.23种方法优化后所提发菜藻体RNA的琼脂糖凝胶电泳检测
  优化后Omega试剂盒法所提发菜总RNA(图4)与优化表1不同方法所提发菜藻体RNA的质量及产量检测
  方法D260 nm/D280 nmD260 nm/D230 nmRNA浓度
  (ng/μL)峰值波长
  (nm)Omega试剂盒法2.122.47737.7260Trizol法1.720.53328.3220天根试剂盒法2.071.9397.1260
  前(图1)无明显差异,用DNase处理后,仍有杂带,无明显改变,在最下1条亮带以上,能清晰看到4条条带,这与正常RNA电泳条带相异,推测Omega试剂盒不适合发菜藻体RNA的提取;改良后的Trizol法23S、16S 2条带已有大部分降解,5S条带比较明亮,并伴有拖尾现象,表明该方法所提RNA降解快,不适合进行后续试验(图5);优化后的天根试剂盒法所提发菜总RNA质量有明显提高,23S、16S条带清晰,无明显弥散、拖尾现象(图6)。
  与没有优化前的3种RNA提取方法相比,优化的Omega试剂盒法和改良Trizol法所提RNA并没有提高其质量和纯度,优化的Omega试剂盒法比值依然较高;改良Trizol法所得比值均低,说明改良后Trizol法所提RNA仍伴有蛋白质、多糖等杂质的污染;天根试剂盒经过优化,所提取的RNA质量和浓度都有所增加,D260 nm/D280 nm、D260 nm/D230 nm、浓度分别达2.06、2.08、154.3 ng/μL(表2),260 nm处峰值显著(图7)。
  表2不同方法优化后所提发菜藻体RNA的质量及产量检测
  方法D260 nm/
  D280 nmD260 nm/
  D230 nmC
  (ng/μL)峰值波长
  (nm)优化Omega试剂盒法2.122.24663.1260改良Trizol法1.770.5845.5220优化天根试剂盒法2.062.08154.3260
  3讨论
  RNA提取一般采用研磨等方法使细胞破碎,通过去除材料中的多糖、蛋白质、DNA的污染,进一步进行洗涤和沉淀,最终得到纯度较高的RNA。有效细胞裂解是提取高质量及高产量RNA的关键环节[8-9],由于发菜藻体富含胶质、色素和多糖等,并且极易大量吸水和细胞壁坚硬的特性造成了RNA提取困难,对发菜藻体和细胞破碎以及缓冲液的选择无疑成为提取其RNA的关键步骤。笔者进行了几种破碎方法的比较,发现采用反复多次液氮研磨是破碎发菜藻体和细胞的理想方法。然而研磨过程中还应确保研磨用力恰当、液氮充足,避免材料溶解,而且研磨时间不宜过长(小于8 min)。
  根据不同试验目的和材料,RNA提取可采用不同的方法[10-11]。李亚军等研究表明,Trizol法能更简单有效获得莱茵衣藻中高质量的RNA,而最适合提取微芒藻中高质量RNA的方法是SDS-LiCl沉淀法[12]。本研究结果表明,Omega试剂盒法所提取的RNA伴随杂质较多;Trizol法和改良Trizol法均不适用于发菜藻体RNA的提取,D260 nm/D280 nm、D260 nm/D230 nm 都与标准数值相差甚远;天根试剂盒法是发菜总RNA提取的理想选择,所得发菜RNA基本可以满足RT-PCR要求,但仍达不到转录组测序的要求。通常情况下,试剂盒法所提取的RNA质量并不高,原因是不同材料组织结构以及其中所含物质的种类不同,导致试剂盒在提取过程中并不理想,因此,试剂盒使用应根据试验目的及试验材料的特性进行适当改进。王友华等用改进的热酚提取法获得了高质量的棉花根总RNA[13];王春晖等通过对2种试剂盒法和改良的异硫氰酸胍法的比较,得出改良的异硫氰酸胍法所提出的棉花幼根总RNA能够满足转录组测序要求[14];杨晓燕等针对3种常用RNA提取试剂盒对红地球葡萄叶样品RNA的提取效果进行评估和优化,结果显示最适于提取葡萄叶片总RNA的为RNeasy Plant Mini Kit试剂盒,同样需要延长提取试剂与样品的接触时间从而提高RNA的提取质量[8]。笔者对Omega RNA提取试剂盒、Trizol RNA提取法、天根试剂盒等3种方法进行优化,结果表明,天根试剂盒法所提发菜RNA质量最高,达到转录组测序要求。   参考文献:
  [1]曹建斌. RNA的提取及3种RNA提取试剂盒的比较[J]. 科技情报开发与经济,2008,18(10):206-207.
  [2]Sambrook J,Fritsch E F,Maniatis T. Molecular cloning[M]. New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989.
  [3]顾红雅,瞿礼嘉,明小天,等. 植物基因与分子操作[M]. 北京:北京大学出版社,1995:278.
  [4]Lessard P,Decroocq V,Thomas M,et al. Extraction of RNA,cloning and subtractive hybridization[M]//Plant molecular biology:a laboratory manual. Berlin:Springer Berlin Heidelberg,1997:154-220.
  [5]Loomis W D. Overcoming problems of phenolics and quinones in the isolation of plant enzymes and organelles[J]. Methods in Enzymology,1974,31:528-544.
  [6]Logemann J,Schell J,Willmitzer L. Improved method for the isolation of RNA from plant tissues[J]. Analytical Biochemistry,1987,163(1):16-20.
  [7]Liang W Y,Zhou Y W,Wang L X,et al. Ultrastructural,physiological and proteomic analysis of Nostoc flagelliforme in response to dehydration and rehydration[J]. Journal of Proteomics,2012,75(18):5604-5627.
  [8]杨晓燕,张波,黄方爱,等. 适合转录组测序的葡萄叶片总RNA试剂盒提取法的改进[J]. 生物技术通报,2013(6):215-220.
  [9]邹晓蕾,刘礼崔,罗立新. 细菌总RNA提取方法的比较[J]. 现代食品科技,2013,29(8):1948-1954.
  [10]王伟,李立芹,邹雪,等. 马铃薯块茎总RNA提取方法比较[J]. 江苏农业科学,2013,41(1):38-40.
  [11]狄建军,张庆波,孙颖飞,等. 蓖麻种子总RNA提取方法比较[J]. 江苏农业科学,2013,41(5):33-34.
  [12]李亚军,费小雯,邓晓东. 2种微藻总RNA提取方法的比较[J]. 热带农业科学,2011,31(5):24-27.
  [13]王友华,卢孟柱,段留生. 棉花幼苗根总RNA提取的改进热酚法[J]. 西北植物学报,2005,25(4):723-726.
  [14]王春晖,赵云雷,王红梅,等. 适用于转录组测序的棉花幼根总RNA提取方法筛选[J]. 棉花学报,2013,25(4):372-376.
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